柴油存儲及使用安全技術

文/楊堅 張琴

柴油存儲及使用安全技術

文/楊堅 張琴

本文在分析柴油閃點、揮發性、爆炸性等燃燒與爆炸危險特性后，結合近年修訂的相關標準規范，較為系統論述、提出了柴油存儲使用安全技術要求和安全管理要求。

柴油；存儲及使用；安全技術；燃燒與爆炸；危險特性

柴油作為一種燃料或者溶劑被廣泛存儲和使用，它的安全風險比汽油低，也正因為此，人們往往忽略對柴油的風險管控。多年來，柴油爆炸著火事故時有發生，如山東青州市濰坊弘潤石油化工助劑總廠柴油罐爆炸事故，某機場柴油罐在改造施工過程中油罐油氣爆炸失火事故，中石油大連石化柴油罐發生爆炸著火事故等，事故帶來了較大的人員傷亡和財產損失，教訓深刻。在實際的柴油存儲和使用環節中，了解柴油特性和主要風險點，掌握柴油存儲和使用新的標準和要求，對柴油安全風險管控是十分必要的。

1.柴油燃燒及爆炸危險性分析

柴油是一種有色透明液體，含碳原子數約10～12的復雜烴類混合物，可分為輕質柴油和重柴油（輕柴油主要作柴油機車、拖拉機和各種高速柴油機的燃料，重柴油主要作船舶、發電等各種柴油機的燃料）。難溶于水，易溶于醇和其他有機溶劑。作為可燃液體，柴油的安全性能指標主要有閃點、揮發性和爆炸極限。

1.1 柴油閃點及火災危險性分類

對可燃液體而言，閃點是在標準條件下，使液體變成蒸汽數量能夠形成可燃性氣體混合物的最低液體溫度，是可燃液體的主要安全性能指標，衡量油品在運輸、儲存和使用過程中火災危險性[1]。閃點越低火災危險性越大，汽油閃點在-58～10℃之間，柴油閃點一般在40～120℃之間，潤滑油一般在210℃以上[2]，依據我國石油產品標準GB252～2011和GB19147～2013，柴油標號及相應閃點如表1：

表1 柴油標號與相應閃點對照表

又根據《石油化工企業設計防火規范》（GB50160～2015）、《石油庫設計規范》（GB50074～2014）等規定，易燃和可燃液體火災危險性分類按如表2（摘錄）所示：

其中《石油化工企業設計防火規范》在附錄三種對火災危險性分類舉例中將～35#輕質柴油列入乙B類，其他輕柴油和重柴油列入丙A類。又《石油庫設計規范》中規定：閃點低于60℃但不低于55℃的輕柴油，其儲運設施的操作溫度低于40℃，可視為丙A類液體。

表2 易燃和可燃液體火災危險性分類

因此，我們認為一般情況下，大部分柴油應為丙A類液體，少部分的輕柴油（主要為車用柴油）列為乙B類液體?？紤]到安全風險管控就高不就低原則，在實際的柴油管理中，可將柴油視為乙B類可燃液體進行安全管控。

1.2 柴油揮發性

液體揮發性主要依據飽和蒸汽壓參數，飽和蒸汽壓越高，說明液體揮發性越強，安全風險越大。柴油餾分重，沸點為282～338℃，常溫下飽和蒸汽壓在4kPa左右，屬于不易揮發性石油產品，在儲存和使用過程中一般不易引起燃燒和爆炸。但是隨著溫度升高，柴油蒸發速度急劇增大，其飽和蒸汽壓與溫度大體呈指數關系上升。

1.3 柴油爆炸性能

當油氣與氧化性氣體混合，達到一定混合比范圍，遇到一定引爆能量時，就會發生爆炸。爆炸極限是衡量物質爆炸性能的重要指標，柴油的爆炸極限指的是柴油蒸汽在空氣中的體積含量，爆炸范圍為0.6%～6.5%，點火能量大于或等于0.2mJ。有研究表明[3]，當溫度達到40℃時，輕柴油儲罐飽和蒸汽壓下蒸氣濃度達到爆炸下限的50%。

點火能量可來源于外部熱能如明火、高溫，也可源自液體內部靜電。一般情況下，當油品導電率在1×10～9至1×10～11S/ m時極易產生靜電，經測試汽、柴油電導率均在0.5×10～11至2×10～11S/m范圍，存在較大的內部靜電風險，實踐證明，柴油產生靜電能力比汽油強。而這些靜電放電能量一般都能超過油氣的最小點火能量。

2.存儲及使用設計中應注意的安全問題

鑒于柴油燃燒和爆炸的危險性，對于柴油存儲和使用企業，應該注意以下安全技術要求：

2.1 柴油儲罐平面布置要求

（1）在進行柴油儲罐平面布置時，應考慮柴油蒸汽易積聚、爆炸下限小、柴油液體流動易產生靜電等特性，辦公室、控制室、鍋爐房、消防泵房、總變電室等應設置在儲罐全年最小頻率風向的下風側，并能宜位于地勢相對較高的場所。

（2）柴油儲罐宜選用鋼罐，其存儲可使用固定頂儲罐和臥式儲罐，當選用浮頂式存儲方式時一定要注意避免浮頂與液面形成的空間爆炸混合氣體。

（3）柴油存在火災危險，其相關的建構筑物應合理選材，耐火等級要滿足相應防火規范要求：

表3 建構筑物最低耐火等級

（4）為防止柴油蒸汽積聚，柴油儲罐宜露天設置或半敞開式庫房設置，嚴禁封閉庫房和地下室存儲油罐，地上柴油庫房應考慮足夠的泄爆面積和通風措施，如泄壓輕型屋頂、門窗設置向外開啟等。

（5）對于小型的柴油供油站，其柴油儲量不宜大于10m3，供油站采用滿足要求的耐火等級材料單層設置，并設有直接向外的出入口和防止液體流散的設施。

（6）在柴油儲罐選址和總圖設計時，應考慮與周邊建構筑物的距離和布置位置關系應滿足表4、表5要求：

表4 柴油儲罐與廠區外構筑物安全距離表（m）

2.2 存儲區安全附件設置

（1）柴油儲罐屬于常壓設備，為了保證壓力平衡，固定頂儲罐、地上臥式儲罐和覆土臥式儲罐通向大氣通氣管管口應設置呼吸閥，呼吸閥排氣壓力應小于儲罐的設計正壓力，進氣壓力大于儲罐設計負壓力（柴油飽和蒸汽無惰性氣體保護技術要求）。另外，為了防止外界火花通過呼吸閥進入罐內，呼吸閥上管還加裝阻火器，且儲罐通氣管管口應設在室外，高出罐頂（覆土面）1.5m，高出儲罐周圍地面4m，與配電間門、窗距離不小于5m。

（2）企業根據需要考慮是否安裝就地液位顯示裝置，但容量大于100m3的儲罐應設液位測量遠傳儀表，包括自動控制系統中的高、低液位報警。對于以下儲罐還應設置高、低液位報警聯鎖，報警同時聯鎖關閉儲罐進口管道控制閥或聯鎖停泵：

1.年周轉次數大于6次且容量大于或等于10000m3的儲罐。

2.年周轉次數小于或等于6次且容量大于20000m3的儲罐。

3.容量大于或等于50000m3的外浮頂和內浮頂儲罐（報警高度不應低于浮頂落地高度）。

表5 柴油儲罐與廠內建構筑物安全距離（m）

（3）輸送泵出口管道應設置壓力測量儀表并能就地顯示，柴油泵出口管道閥門與泵出口法蘭之間管道上宜設置止回閥，防止突然停電或油泵壓力不足導致柴油回溢。

（4）根據《石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范》（GB50493～2009），在生產或使用可燃氣體及有毒氣體的工藝裝置和儲運設施的區域內，對可能發生可燃氣體和有毒氣體的泄漏進行檢測時，應按下列規定設置可燃氣體檢（探）測器和有毒氣體檢（探）測器。這里的可燃氣體，指甲類氣體或甲、乙A類可燃液體氣化后形成的可燃氣體。而柴油中部分輕柴油列為乙B類，其他柴油列為丙A類可燃液體，可見柴油儲（罐）區無需設置可燃氣體檢測裝置。

2.3 柴油存儲及使用雷、靜電防護技術要求

柴油飽和蒸汽與空氣的混合氣體很容易達到爆炸下限，在極小的點火能量下就能引爆混合氣體，使用過程中，要落實雷電和靜電的防護措施。

（1）地上固定頂罐（鋼罐）厚度不小于4mm時可不設置避雷針，直接利用儲罐作為接閃設施，但需做好防雷接地措施。鋼儲罐防雷接地點不應少于2處，接地地阻不應大于10Ω。

?車宇彤、相妍:《就地城鎮化中的新型農村社區建設——以長春市三個典型村為例》，《勞動保障世界》2017年第5期。

（2）罐區內儀表和控制系統配電電纜應穿鍍鋅鋼管保護，管兩端還應與罐體做電氣等電位連接。

（3）裝卸場所跨接的防靜電接地裝置宜采用能檢測接地狀況的防靜電接地儀器。在泵房門外、上罐扶梯入口、裝卸作業區操作平臺扶梯入口處還應設置消除人體靜電裝置，防靜電接地裝置接地電阻不應大于100Ω。

（4）立式儲罐高度大于5m時，應采用盤梯，并有防止磕碰產生火花的措施。

（5）進液管應從罐底部接入，避免進液導致的大幅度液體罐內流動造成靜電積聚，液體流速不應大于4.5m/s。若必須從上部接入，宜延伸至距罐底200mm處。

（6）柴油工藝管道應刷防腐涂漆，宜地上或敞口管溝敷設，如需要局部埋地敷設，要采用充砂封閉管溝敷設以避免局部存在爆炸極限范圍內的柴油蒸汽和空氣混合氣體。埋地管道不宜穿越電纜溝，如不可避免時應設置保護套管。

2.4 消防設計要求

（1）柴油是一種粘稠液體，其泄漏容易形成流淌火災。防火堤及罐組分區之間的隔堤是防止流淌火災的主要措施。防火堤容積不應少于其中最大儲罐的容積，立式儲罐防火堤高度不應小于1米，臥式儲罐不應小于0.5米；立式儲罐離防火堤距離不應小于儲罐高度的一半，臥式儲罐至防火堤距離不小于3米。與灌區無關的管道、埋地輸電線不得穿越防火堤。

表6 柴油儲罐防火間距

（3）覆土式儲罐需要考慮最大凍土深度和地下水位等影響，其覆土厚度不應小于0.5米。

（4）儲罐區應設置事故存液池，事故存液池距儲罐和明火地點不應小于30米。五級油庫可不設漏油及污水收集池，但要注意含油污水引出防火堤時，應設置柴油流出罐區的切斷措施。當前普遍做法是利用柴油密度與雨水密度差在出水孔設置水封設施。

（5）除單灌容量小于或等于100m3的儲罐外，至少應與1條消防車道相鄰，距離不應大于80m。（消防）條件受限時，覆土油罐和四、五級柴油庫可只設1處車輛出入口。

（6）覆土臥式油罐應配置相應滅火毯；無消防協作條件的四、五級油庫，當立式儲罐不多于5座，柴油儲罐單罐容量不大于2000m3時可采用煙霧滅火方式，不大于1000m3時可采用超細干粉滅火方式。其他儲罐應設置泡沫滅火系統。

（7）除采用煙霧滅火或超細干粉等滅火設施的五級油庫外，其他地上油庫還應設置消防冷卻水系統，消防閥門與對應儲罐罐壁距離不應小于15m。五級油庫消防給水可與生產、生活用水系統合并設置、其他級別油庫應設置獨立消防給水系統。消防水水壓應保證每個消防栓出口處給水壓力不小于0.15MPa。

（8）小型車間柴油供油站其柴油儲量不宜大于10m3，供油站采用滿足要求的耐火等級材料單層設置，并設有直接向外的出入口和防止液體流散的設施。油泵房與地上儲罐防火距離不小于5m，與埋地臥式儲罐防火距離不小于3m（露天設置除外）。

3.柴油存儲使用過程中的安全管理

（1）2015年修訂的《危險化學品目錄》將閃點在60℃以下的柴油列入?；?。一般來說，市場上車用的柴油均可列入危險化學品。《危險化學品目錄（2015版）實施指南（試行）》中指出對生產、經營柴油的企業（每批次柴油的閉杯閃點均大于60℃的除外）按危險化學品企業進行管理。因此，存儲和使用柴油應該遵照《危險化學品安全管理條例》相關要求：

1）生產、儲存、使用其他危險化學品的單位，應當對本單位的生產、儲存裝置每兩年進行一次安全評價；安全評價報告應當報所在地設區的市級人民政府負責危險化學品安全監督管理綜合工作的部門備案；如達到使用臨界量的應該辦理安全生產使用許可證。

2）對于儲存量大于5000t的，還應該按照《危險化學品重大危險源監督管理暫行規定》（安全監管總局令第40號）開展重大危險源評估、登記建檔、監控和定期檢測等工作。

（2）柴油作為一種較為復雜的烴類混合物，很難找到針對性的設計標準。2014年《石油庫設計規范》（GB50074～2014）修訂后，將液體化工品納入該規范中，解決了柴油等液體化工品庫沒有適用規范的問題，使得柴油存儲有了標準依據。在柴油庫設計時，要審核各項措施是否達到設計規范要求，對已建好的柴油庫，要對照規范檢查落實各項安全技術措施及其設備設施完好性，從本質安全著手控制油庫安全風險。

（3）根據《爆炸危險環境電力裝置設計規范》（GB50058～2014），對閃點低于或等于環境溫度的可燃液體蒸汽與空氣混合形成爆炸性氣體混合物，這種環境列為爆炸性氣體環境，應該進行爆炸性氣體環境電力裝置設計。需要說明的是，這里的環境溫度是可選用可燃液體所在環境最熱月平均最高溫度，除特殊情況外，一般可取45℃。另外，《石油庫設計規范》中規定：操作溫度超過其閃點的乙類液體視為甲類液體，丙A類液體視為乙A類液體。因此考慮柴油安全技術特性時還需要關注柴油的操作溫度。而實際應用中，有相當一部分企業的柴油儲罐操作溫度達到或接近45℃的，尤其南方炎熱地區，因此，對于進罐油溫大于45℃或部分炎熱區域，建議按照爆炸危險環境電力裝置設計規范來進行照明、電動、通訊等電氣設備的選型、安裝和線路敷設（按防爆區域管理），個別區域在罐區可設置可燃氣體探測儀并實現報警及冷卻水聯鎖控制。

（4）通風不良的區域會發生柴油蒸汽積聚，且國內商品柴油閃點低于45℃的現象時有發生，個別企業生產的柴油質量不達標，混有汽油、煤油等輕油成分，對柴油儲存安全性帶來極大隱患[4]。實際使用過程中，切不可隨意切換儲罐用途，尤其使用存放過低閃點液體的儲罐存放柴油。地上儲罐盡可能設置遮陽篷，防止陽光直曬，對于無法采取遮陽措施的，應涂刷防曬漆，降低夏季暴曬因此罐內溫度升高帶來的安全風險。

（5）加強防火區域動火作業管理。多起柴油事故表明，在油庫區域動火作業直接或間接產生的明火是爆炸事故的點火源，遇到油庫內柴油蒸汽與空氣形成的爆炸性混合氣體而引起爆炸著火事故。務必做好罐區和管道動火的作業票審批管理，《化學品生產單位特殊作業安全規范》（GB30871～2014）中明確了在危險區域動火作業的管理要求，作業前切斷原料入口并加盲板，清空罐內柴油并做清洗、通風置換，并經氣體檢測合格后方可作業。通常動火可燃氣體控制在氣體爆炸下限10%（柴油爆炸下限的10%即0.06%），如有人員入罐作業氧氣含量不得低于19.5%；作業過程中實行旁站監護，如有異常情況應立即停止作業。

（作者單位：中化化肥有限公司HSE部/中國中化股份有限公司HSE部）

[1]周永生，趙彥，黃開勝等.柴油國家標準GB19147和GB252的對比[J].中國石油和化工標準與質量，2013（4），P12

[2]李選民，陳衛兵.柴油存儲安全問題分析[J].油氣儲運，2004，23（3），P50～52

[3]牟善軍，彭湘淮，姜春明.輕柴油危險性指標變化及安全儲存措施[J].石油商技，2003，21（2），P17～19

[4]于新宇.柴油場所爆炸危險性的分析及安全建議[J].湖南安全與防災.2009，P49～50